Новости

May 22, 2023

Повторное использование фосфогипса, предварительно обработанного промывкой водой, в качестве заполнителя для цементной засыпки.

Scientific Reports, том 12, Номер статьи: 16091 (2022) Цитировать эту статью 937 Доступов 3 Цитирования Подробности о показателях Фосфогипс (PG) повторно используется в качестве заполнителя в цементированной обратной засыпке, что

Том 12 научных докладов, Номер статьи: 16091 (2022) Цитировать эту статью

937 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

Фосфогипс (PG) повторно используется в качестве заполнителя в цементированной засыпке, что эффективно повышает эффективность повторного использования PG. Однако массивные примеси, содержащиеся в заполнителе ПГ, отрицательно влияют на гидратацию вяжущего и, следовательно, ухудшают прочностные характеристики засыпки. Данное исследование начинается с технико-экономического обоснования предварительной очистки ПГ методом промывки водой. Исходя из наиболее экономичного принципа водопотребления, оптимальные условия промывки ПГ были определены при времени перемешивания 5 мин и соотношении твердая и жидкая фаза 1:0,5. Затем исходный и предварительно обработанный ПГ закладывали в засыпку. По сравнению с использованием исходного PG, раствор для засыпки с использованием предварительно обработанного PG имел лучшие характеристики текучести, такие как более низкая вязкость раствора и более высокая скорость отделения. Кроме того, при использовании предварительно обработанного заполнителя PG прочность засыпки была значительно увеличена более чем в 8 раз. Наконец, было исследовано экологическое поведение цементной засыпки. При использовании предварительно обработанного ПГ в качестве заполнителя концентрации PO43- и F- в сточных водах и фильтратах засыпки могут соответствовать китайскому стандарту комплексного сброса сточных вод. Результаты расширяют повторное использование ПГ в качестве заполнителя более экологически чистым способом, удовлетворяя потребности экологически безопасных горнодобывающих предприятий.

Цементированная закладка является эффективным средством повышения нефтеотдачи, улучшения условий безопасности и сокращения поверхностного размещения твердых отходов. Фосфогипс (ФГ) является типичным твердым отходом и является побочным продуктом, образующимся при разработке фосфатных ресурсов1,2,3. Мировое производство ПГ оценивается примерно в 100–280 млн тонн в год, из которых 25% приходится на Китай4,5. В настоящее время ПГ перерабатывается в качестве добавок в строительные материалы, модификаторы грунтов и при производстве цемента, но с ограниченной степенью использования - 15%6,7,8. В 2008 году Ли и др.9 инновационно предложили технологию цементированной обратной засыпки с использованием ПГ в качестве заполнителя, эффективно повышающую коэффициент использования ПГ до 60%. В процессе закладки цементированного ПГ заполнитель ПГ (более 80% по сухому весу) смешивается со вяжущим и водой до образования гетерогенной закладочной суспензии, которая затем перекачивается в подземные выработанные участки. Шлам постепенно обезвоживается и уплотняется, наращивая прочность, необходимую для поддержки каменных стенок подземных шахт.

Заполнитель PG, являющийся основным материалом засыпки, в основном состоит из CaSO4·2H2O, а также содержит большое количество примесей, таких как остаточные кислоты, фосфаты, фториды и тяжелые металлы10,11. Предыдущие исследования показали, что примеси могут серьезно ухудшить процесс гидратации засыпки и вызвать загрязнение окружающей среды. Ли и Фолл12 добавили сульфат в засыпку из шлакоцементированной пасты и обнаружили, что высокое содержание сульфатов отрицательно влияет на прочность засыпки в раннем возрасте и самовысыхание засыпки. Чен и др.13 исследовали влияние хлорида на механические свойства засыпки из цементированной пустой породы. Результаты показали, что начальная прочность засыпки явно снижается, когда исходное содержание хлора превышает 40‰. Чжоу и др.14 подготовили цементную засыпку с использованием ПГ с различным содержанием фосфатов и продемонстрировали, что прочность 120d снижается с 2,04 до 0,30 МПа по мере увеличения растворенного фосфата в ПГ с 29 до 377 ммоль/кг. Когда содержание фосфатов в ПГ превышает 87 ммоль/кг, это приводит к загрязнению окружающей среды фосфатами. Кроме того, стоит отметить, что ПГ представляет собой сверхкислотные твердые отходы со значением pH обычно в пределах 3 по сравнению с другими нейтральными наполнителями1,15. Однако реакции гидратации обычно протекают в сильнощелочных условиях (pH > 11,5)16. Следовательно, остаточные кислоты в ПГ будут нейтрализовать гидроксильные ионы вяжущего и мешать реакции гидратации засыпки, что, в свою очередь, нарушает набор прочности засыпки. В результате необходима предварительная обработка ПГ для смягчения побочных эффектов при их вторичной утилизации.